隧区属于华夏系构造体系第二隆起带-老爷岭隆起东侧，兴源向斜的北西翼。第二隆起带内构造体系复杂繁多，不同时期、不同等级、不同性质的断裂构造十分发育，多有交叉迹象，并伴有次级断裂，使得区内地质构造极为复杂化，各次断层破碎带遭剥蚀后，形成众多河谷、冲沟。
1.褶皱
隧区处于大顶山背斜东南翼兴源复向斜的西北翼，兴源向斜轴部走向为北东-西南向，向斜的宽度为4600m，核部被玄武岩覆盖层覆盖，两翼的外侧分别是穆棱河和柳毛河河谷，隧道轴部离柳毛河较劲。
2.断层
隧道所在区域的主要断层有新兴屯-莲河林场断裂（Fx1）、猴石沟断裂（Fx2）、后猴石沟断裂（Fx3）、敦密断裂带（Fx4）、冠河沟-柳毛河南断裂（Fx5）等主要断裂，虽与隧道没有交叉，但对隧道围岩有较大影响，受几条断裂构造挤压，揉皱作用，隧道围岩破碎-极破碎，且软硬不均，泥岩有的呈厘米级片状，有的呈粉末、泥状。
