1、地质构造
隧道区在大地构造位置上属扬子准地台（上）黄陵小区，位于燕山期构造运动产生的黄陵背斜南东翼，该背斜由核部晋宁花岗闪长岩～翼部震旦系、寒武系和白垩系地层组成的单斜构造，无次级褶皱发生。隧道内未发现大的断裂。
2、地层岩性
隧道通过区以震旦系莲沱组砂岩、南沱组砂石层，陡山沱组中薄层硅质条带白云岩及页岩、灯影组硅质白云岩，寒武系下统水井沱组页岩、含碳质灰岩为主。沟谷及缓坡地带有零星第四系覆盖层。
3、水文地质
1）、地表水
隧道进、出口下方有冲沟洼地，冲沟中有小溪及河流（艾家河），勘察期间水深0.2～0.5m，水流自西南蜿蜓流向东北。具暴涨暴跌特点。隧道标高远高于小溪及河水位，对隧道影响较小。
2）、地下水
根据隧道区含水层性质，地下水赋存状态、运移特点等，可将隧道地下水分为松散岩类孔隙滞水赋存于隧道区山坡表层的残坡积层及全防化岩层中，主要接受大气降水补给，向地势较低的沟谷地带面状分散渗流排泄。该类型地下水受大气降水、上覆层岩构造面下渗等饭食补给，在沟谷等低凹地带呈点状、线状跑鞋。该类型地下水相对贫乏，但局部节理密集部位可能较为丰富。总体分析，地下水水量不丰富，渗透性不强，对隧道进口段有一定影响，对洞身短基本无影响。
3）、地表水、地下水的化学特征
根据水样分析结果，隧道区地表水及地下水对混凝土无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
4、隧道岩溶发育特征
1）、隧道区主要岩溶层为震旦系灯影灰岩，其厚度约450米，是区域中等岩溶层。由于产状平缓，在隧道区大面积出露。地表主要以干谷为主，局部发育洼地，多沿灯影组与陡山沱组非岩溶层界面发育，呈东西向分布，如水田坪，东西长400米，宽100米，大雨后积水，从消水洞漏失，同时常年有水流通过槽谷，进入落水洞，该槽谷基本沿灯影组与下伏陡山沱组界限发育。又如白果淌洼地，沿灯影组与上覆地层水井沱组边界发育，该洼地长70～80米，宽40～50米，底部为农田。
应特别指出，大量的干谷在岩溶台面上，河谷较宽缓，并多有水流，逐渐渗漏，说明这些干谷是大气降水和地表水输入地下的重要通道。
区内的溶洞多为小型溶洞，且为多沿裂隙发育的裂隙状溶洞，此外，也有沿层面发育的小型溶洞。
2）、灯影组白云岩中岩溶发育的重要特点是岩溶发育的不均一性，一般岩体较完整时，岩溶发育微弱，仅含少量裂隙水，岩溶发育主要集中在少量断层及裂隙带中，并集中溶蚀一侵蚀成较大通道，并成为地下水集中通道。。