隧道区属于构造侵蚀中山区，海拔在980-1545m。地形起伏大，基岩冲沟发育，隧道进出口段位于西汉水右岸山体，自然坡高在30-60m,坡度约25-55度；隧道进出口段平洛河左岸山体自然坡高约110m，坡度约30-50度；洞身部位于基岩梁上，山体较为陡峭，山体顶部覆盖黄土，多已被人为改造为耕地。
隧址区出漏地层岩性为白垩系紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹砾石、砂岩、泥岩、砂岩互层，以泥质粉砂岩为主，岩石软硬相见，层理发育，层间胶结较差，差异风化、侵蚀强烈，表部岩体卸荷松动，可见弯倒倾折现象。砾岩砾石成分为花岗岩、灰岩、硅质岩、细砂岩等，粒径一般2cm左右，最大者5-10cm，磨圆度相对较差，多次棱角状，为基底式胶结，泥铁质胶结好；受构造挤压影响，背倾、向斜发育，岩层产状170-330度。
山体上部覆盖灰黄、土黄色黄土，厚度随地形变化较大，约2-30m。隧道洞身地层岩性为白垩系紫红色砾岩夹砂岩、泥岩、泥质砂岩及泥岩、砂岩互层，岩体中节理裂痕较发育，以层面裂隙为主，局部互相切割使岩体较破碎，对围岩稳定不利，岩体呈中厚层结构，岩体较完整。
隧址区位于秦岭东西向构造带西延部分的秦岭印支褶皱带内之微成断陷盆地西缘。秦岭印支褶皱带以北部朱家坝-人头山断裂带和南部沈家园-秦家坝断裂带为界。这南北两条近东西向的断裂带控制了本区地层的沉积，秦岭印支褶皱带内自中-上志留统到三迭系均有沉积。受北东向断裂控制的徽成断陷盆地上迭与东相向构造带上，其构造线方向则为北东-南西向。受构造挤压影响，隧址区褶皱发育。隧址区未发现区域性断层，白垩系地层岩层倾角较大，且节理较发育，地层中发育有较多小断裂、层间错动带及揉皱现象，裂隙多有泥质充填，结合一般，局部裂隙切割易形成不良结构面组合体，对洞室稳定有一定影响。