抓斗作为对地层进行切削挖掘并抓取的机械工具，在力学上自然应该具备克服地层物质阻力的能力。这其中，依靠抓斗本身的重量冲击与抓片底部刀刃或斗齿的切削，克服土层或岩石的垂直阻力应该不是问题。但当抓片深入到地层一定深度开始闭合以便抓取时，要克服土层或岩石的水平向阻力就成为抓斗设计的主要关键。这时就要依靠抓斗的额定驱动力矩来克服岩土的阻力矩。目前，国内仍以原苏联20世纪60年代提出的关于抓取阻力与阻力矩理论计算公式作为抓斗设计的依据。该理论假定：①岩土阻力是在岩土不发生变形的情况下，水平移动所产生的；②岩土阻力合力的方向是水平的；③当抓斗容积是按原充水体积计算时，装满系数为1。
岩土的阻力可由下式计算：
pg=σw（0.26Hz+0.5x）2（0.8+0.45x/s）tan（αz/2） （2.1）
式中 pg——抓取岩土的阻力，N；
σw——岩土单位移动阻力，MPa，其对不同岩土或物料的参考取值见表2.1；
Hz——抓斗完全闭合时抓片内腔的高度，m；
x——活塞的瞬时行程，m；
s——活塞的全行程，m；(www.xing528.com)
αz——抓片的抓尖角，（°）。
表2.1 不同岩土或物料σw的参考取值
则抓取岩土的阻力矩Mc为可见，阻力矩Mc是活塞的瞬时行程x的函数，且随x值的增加单调增加，当x=s时达到其最大值：
Mc=0.65pgHz （2.2）
max（Mc）=0.8125Hzσw（0.26Hz+0.5s）2tan（αz/2） （2.3）
对抓斗活塞全行程范围内的任何x（0≤x≤s），抓斗的额定驱动力矩必须要大于Mc才能抓取岩土。这在概念上当然是对的，抓斗的实际操作也满足这一条件。
有分析[22]表明，上述理论公式虽然不能完全拟合岩土阻力矩的变化规律，但也可为抓斗的设计提供一定的依据。事实上，在抓片切入岩土层后不断收拢闭合的过程中，原有的静止岩土块在水平方向会互相挤压，当挤压力达到一定值时，原岩土间的相对位置会发生改变，部分岩土被挤出并向抓片上腔移动，因而使抓斗的抓取阻力矩暂时降低。随着抓片的继续收拢，岩土之间又相互挤压，抓斗的抓取阻力矩又会上升，当挤压力上升到一定值时，又有岩土挤出，抓斗的抓取阻力矩出现瞬间减小，符合傅里叶函数规律。当松散的岩土料几乎充满了抓片内腔的时候，随着抓片的收拢，抓片的抓尖与岩土层水平面的夹角越来越小，因而在抓片腔内的岩土受到各个方向的挤压。但在腔内岩土初始松散状态下，抓斗的抓取阻力矩变化缓慢，当抓片继续收拢时，腔内岩土被抱实，抓斗的抓取阻力矩缓慢上升，符合多项式曲线规律。然后，抓片继续收拢直到完全闭合。在这个过程中，相邻抓片间或抓片尖部容易遇有夹石，这时，阻力矩将短暂急剧上升，当抓取力继续增加时，将会使在抓片及抓尖部位的夹石挤碎或脱掉，因而阻力矩出现波动，符合傅里叶函数规律。如果在这个过程中相邻抓片间或抓片尖部没有遇到夹石，则阻力矩将不会上升。
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