Posso confirmar que, pelo menos na Glibc, ld.so segue os links simbólicos ao abrir /etc/ld.so.cache . O código está em elf/dl-cache.c na função _dl_load_cache_lookup , referenciando a função _dl_sysdep_read_whole_file de elf/dl-misc.c . Essa função abre o arquivo e o mapeia na memória; não faz nada sobre links simbólicos.
Evitar links simbólicos exigiria um esforço extra, e não consigo pensar em nenhum motivo pelo qual o carregador faria isso.
Para depurar seu problema, você pode usar strace para seguir quais arquivos o carregador está lendo ou tentando ler.