本标段线路在石门北至慈利一带沿澧水河岸行进，地势较平缓，地层简单，主要为白垩系至第三系的粉砂岩、页岩、泥灰岩等。慈利以南至张家界，线路进入湘西山区，本段山势陡峻，沟壑纵横、河谷深切，地层及地质构造复杂，沿线主要分布寒武至奥陶系灰岩、白云岩，并夹有碳质页岩。石门北-慈利段，地势相对较缓，主要地层为白垩系-三迭系的粉砂岩、泥灰岩等，覆盖层一般1～3米。白垩系泥质红砂岩及页岩，易于风化剥落。 局部地段地处澧水流域第四系地层分布有淤泥质软土夹层。慈利-张家界段山高坡陡，地形切割强烈，主要分布寒武-奥陶系灰岩、白云岩并夹有碳质页岩。灰岩中岩溶较发育。该地段地质构造复杂，构造线走向与线路大致平行或小角度相交。岩层切割破碎，沿线顺层滑坡、崩塌、落石，工程地质条件较差。