Sachverhalt:
A.
Der 1969 geborene A._, gelernter Strassenbauer, arbeitete nach Ablehnung eines ersten Invalidenrentengesuchs gemäss Verfügung der Ausgleichskasse des Kantons Graubünden vom 1. November 1988 als selbstständiger Fugenmonteur. Auf Anmeldung vom 7. Februar 1994 hin sprach die Ausgleichskasse A._ mit Verfügung vom 17. November 1994 aufgrund eines Invaliditätsgrades von 100 % rückwirkend ab 1. August 1994 eine ganze Invalidenrente zu. In der Folge wurde diese Rentenzusprechung in mehreren Revisionsverfahren bestätigt, zuletzt gemäss Mitteilung der IV-Stelle des Kantons Graubünden vom 5. Dezember 2006. Im Jahr 2011 überprüfte die IV-Stelle den Invaliditätsgrad des Versicherten erneut. Sie klärte die erwerblichen und medizinischen Verhältnisse ab und liess A._ vom 16. August bis 17. September 2013 mittels einer Standkamera observieren (Ermittlungsbericht der B._ GmbH vom 24. Oktober 2013). Gestützt auf die bei den Abklärungen gewonnenen Erkenntnisse hob die IV-Stelle mit Verfügung vom 25. Juli 2014 die Invalidenrente rückwirkend per 31. Juli 2012 auf. Mit einer weiteren Verfügung vom 15. August 2014 verpflichtete sie den Versicherten sodann, die vom 1. August 2012 bis 31. Dezember 2013 ausgerichteten Invalidenrentenbetreffnisse im Betrag von Fr. 55'552.- zurückzuerstatten.
B.
A._ liess beide Verfügungen beschwerdeweise anfechten. Er beantragte die Aufhebung der Verfügungen, die Verpflichtung der IV-Stelle, auf die Rückforderung zu verzichten und die Weiterausrichtung einer ganzen Invalidenrente. Eventuell sei die Sache zu neuer Entscheidung an die IV-Stelle zurückzuweisen. Das Verwaltungsgericht des Kantons Graubünden vereinigte die Beschwerdeverfahren und wies die Beschwerden mit Entscheid vom 24. Juni 2015 ab.
C.
Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten lässt A._ beantragen, unter Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids sei ihm weiterhin eine ganze Invalidenrente auszurichten; ferner sei auf die Rückforderung der vom 1. August 2012 bis 31. Dezember 2013 bezogenen Invalidenrenten zu verzichten; eventuell sei die Sache zu neuer Beurteilung an das kantonale Gericht oder die IV-Stelle zurückzuweisen. Hinsichtlich der Rückforderung der Leistungen sei der Beschwerde die aufschiebende Wirkung zu gewähren.
Während die IV-Stelle auf Abweisung der Beschwerde schliesst, verzichtet das Bundesamt für Sozialversicherungen auf eine Vernehmlassung.

Erwägungen:
1.
Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann u.a. die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (<ref-law>), die Feststellung des Sachverhalts nur, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von <ref-law> beruht und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (<ref-law>). Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (<ref-law>). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 beruht (<ref-law>).
2.
2.1. In Bezug auf die Rentenaufhebung mit Wirkung ab 1. August 2012 gemäss Verfügung vom 25. Juli 2014 gelangte die Vorinstanz in einlässlicher Würdigung der medizinischen Unterlagen, insbesondere des Gutachtens des Instituts C._ vom 12. April 2013 sowie des Observationsberichts zum Schluss, dass die Revisionsvoraussetzungen gemäss <ref-law> erfüllt gewesen seien. Im massgeblichen Zeitraum zwischen der Mitteilung vom 7. September 1999 (Bestätigung der ganzen Invalidenrente) und der Verfügung vom 25. Juli 2014 (Rentenaufhebung) sei eine erhebliche Verbesserung im Gesundheitszustand des Versicherten eingetreten. Seit August 2012 sei er in einer wechselbelastenden Tätigkeit ganztags mit vermehrten Pausen im Rahmen von 20 %, verteilt über den ganzen Tag, arbeitsfähig. Aufgrund eines Einkommensvergleichs ermittelte das kantonale Gericht gestützt auf ein hypothetisches Einkommen ohne Invalidität (Valideneinkommen) von Fr. 74'414.- und ein Invalideneinkommen von Fr. 50'812.- seit August 2012 einen Invaliditätsgrad von 32 %, der keinen Invalidenrentenanspruch begründet.
2.2. Der Beschwerdeführer macht geltend, die interdisziplinäre Beurteilung des Instituts C._ im Gutachten vom 12. April 2013 widerspreche den Einschätzungen aller anderen beteiligten Ärzte, namentlich auch den Angaben der behandelnden Ärzte des Spitals D._. Laut Schreiben des behandelnden Psychiaters Dr. med. E._ vom 13. August 2015 sei er infolge der anhaltenden depressiven schizo-affektiven Störung nach wie vor arbeitsunfähig. Angesichts der divergierenden ärztlichen Aussagen sei die Anordnung eines neuen Gutachtens unumgänglich. Die gegenteiligen Ausführungen im angefochtenen Entscheid seien willkürlich. Die vorinstanzliche Feststellung, wonach das Leistungsvermögen des Beschwerdeführers umfassend evaluiert wurde, sei willkürlich. Med. pract. F._, Gutachter des Instituts C._, habe es bei der Untersuchung an Objektivität, Neutralität und Sachlichkeit fehlen lassen. Unklar sei ferner, ob der Gutachter der Verwaltung sämtliche Unterlagen betreffend den Belastungstest (EFL) übermittelt hat. Zu den Videoaufnahmen, welche ihm von der Verwaltung zugestellt wurden, habe das Institut C._ sodann im Ergänzungsauftrag vom 5. Februar 2014 widersprüchliche Aussagen gemacht. Während aufgrund der Begutachtung in einer angepassten Tätigkeit ein Pensum von 60 % als zumutbar erachtet wurde, sei gestützt auf die Videoobservation in einer entsprechenden Erwerbstätigkeit eine Arbeitsfähigkeit von mindestens 80 % angenommen worden.
2.3. Die Einwendungen des Beschwerdeführers sind nicht geeignet, die Sachverhaltsfeststellungen der Vorinstanz als offensichtlich unrichtig oder anderweitig bundesrechtswidrig (E. 1 hievor) erscheinen zu lassen. Ebenso wenig hat das kantonale Gericht Bundesrecht verletzt, indem es die Revisionsvoraussetzungen bejaht und die Aufhebung der Invalidenrente gemäss Verfügung der IV-Stelle vom 16. Dezember 2013 bestätigt hat. Soweit er nicht bloss appellatorische Kritik an der vorinstanzlichen Beweiswürdigung äussert, die im Rahmen der gesetzlichen Überprüfungsbefugnis des Bundesgerichts unzulässig ist, stellt der Beschwerdeführer zu Unrecht die Objektivität des Administrativgutachtens des Instituts C._ in Frage. Dass behandelnde Ärzte, insbesondere auch der Psychiater Dr. med. E._, teilweise zu abweichenden Folgerungen gelangen, vermag die Beweiskraft des Administrativgutachtens nicht zu erschüttern. Anhaltspunkte für mangelnde Objektivität des med. pract. F._, Gutachter des Instituts C._, finden sich in der Expertise nicht. Den Umstand, dass der Versicherte mehrere Tätowierungen aufweist, hat der Gutachter festgehalten, jedoch rein beschreibend, ohne negativen Unterton, während abwertende Aussagen zu seiner Person vom Beschwerdeführer zwar behauptet, aber nicht belegt werden. Inwiefern davon auszugehen ist, dass der Gutachter der Verwaltung nicht die vollständigen Unterlagen über den Belastungstest (EFL) habe zukommen lassen, vermag der Versicherte nicht darzutun. Den eingereichten E-Mails zwischen dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers und dem Institut C._ lässt sich nichts Derartiges entnehmen. Dass das Institut C._ des Weiteren in der zusätzlichen Stellungnahme vom 5. Februar 2014 die Leistungsfähigkeit nach Besichtigung der Videoaufnahmen höher eingeschätzt hat als im Gutachten vom 12. April 2013, ist entgegen den Ausführungen in der Beschwerde kein Widerspruch. Vielmehr vermochte sich der Experte aufgrund der Videoaufzeichnungen über verschiedene Umstände ein klareres Bild zu verschaffen als zuvor, was zur Neueinschätzung des Arbeitsunfähigkeitsgrades geführt hat. Da die die attestierte Arbeitsfähigkeit bestreitenden Einwendungen gegen den angefochtenen Entscheid als unbegründet zu bezeichnen sind, ist der Beschwerde auch insoweit, als sie die vorinstanzliche Feststellung, das Leistungsvermögen des Versicherten sei umfassend evaluiert worden, als willkürlich betrachtet, die Grundlage entzogen. Eine neuerliche fachärztliche Begutachtung erübrigt sich, weil die Vorinstanz den rechtserheblichen Sachverhalt umfassend und damit vollständig festgestellt hat.
2.4. Mit Bezug auf den Einkommensvergleich, der auf den Tabellenlöhnen der Lohnstrukturerhebung des Bundesamtes für Statistik und einer Leistungsfähigkeit von 80 % beruht, ist im Einzelnen auf den angefochtenen Entscheid zu verweisen. Dabei hat das kantonale Gericht auch der Tatsache Rechnung getragen, dass der Beschwerdeführer im Zeitpunkt der rückwirkenden Rentenaufhebung gemäss Verfügung vom 25. Juli 2014 seit knapp 19 Jahren eine Invalidenrente bezogen hatte. Aufgrund des fehlenden Eingliederungswillens und der Überzeugung des Beschwerdeführers, krank und behindert zu sein, ist der Verzicht, berufliche Abklärungen und Eingliederungsmassnahmen durchzuführen und stattdessen direkt von einer rentenherabsetzenden arbeitsmarktlichen Verwertbarkeit auszugehen, nicht als bundesrechtswidrig zu erachten. Der vorinstanzlich ermittelte Invaliditätsgrad von 32 % ist nicht zu beanstanden. Der Beschwerdeführer wendet sich denn auch nicht gegen den Einkommensvergleich, den das Gericht vorgenommen hat.
3.
Zu prüfen bleibt, ob die Vorinstanz die Invalidenrente zu Recht rückwirkend per 31. Juli 2012 aufgehoben hat.
3.1. Im angefochtenen Entscheid wird unter Hinweis auf Art. 88bis Abs. 2 lit. b und Art. 77 IVV sowie die Rechtsprechung (<ref-ruling> E. 2a S. 218) richtig dargelegt, dass eine Rente rückwirkend vom Eintritt der für den Anspruch erheblichen Änderung an aufzuheben ist, wenn der Bezüger die Leistungsausrichtung unrechtmässig erwirkt hat oder einer ihm obliegenden Meldepflicht nicht nachgekommen ist. Darauf wird verwiesen.
3.2. Die Vorinstanz hat bezüglich des Revisionszeitpunkts die folgenden tatsächlichen Feststellungen getroffen: "Der Beschwerdeführer gab im Fragebogen für die Revision der Invalidenrente/Hilflosenentschädigung vom 9. Oktober 2006 an, seine gesundheitliche Verfassung sei gleichgeblieben und hielt fest, beim An-/Auskleiden, bei Aufstehen/Absitzen/Abliegen (teilweise) sowie bei der Fortbewegung (teilweise) auf Hilfe angewiesen zu sein. Am 19. Dezember 2011 erkärte er im Fragebogen für die Revision der Invalidenrente/Hilflosenentschädigung, die Belastbarkeit seines Körpers nehme ständig ab. Blockaden in der Wirbelsäule würden ihm teilweise selbst aufrechtes Stehen verunmöglichen und träten in immer kürzeren Intervallen auf. Wegen dieser Beschwerden sei er auf Hilfe beim An-/Auskleiden, Aufstehen/ Absitzen/Abliegen sowie bei der Fortbewegung angewiesen. In diesem Sinne äusserte er sich ebenfalls anlässlich des Evaluationsgesprächs vom 2. Dezember 2013. Danach verschlimmere sich seine gesundheitliche Verfassung seit 25 Jahren immer mehr und es käme immer häufiger zu Blockaden. Die Blockaden träten zwei bis fünf Mal pro Monat auf und dauerten bis zu sechs Tage. Während dieser Phasen sei er auf die Mithilfe seiner Ehefrau angewiesen, um sich anzuziehen. Er könne dann praktisch nur liegen und kaum mehr als 20 Minuten gehen, wobei er sich zu Hause mit Krücken fortbewegen müsse. Er habe lange Zeit versucht, noch Fahrrad zu fahren, habe dies jedoch wegen der Rückenbeschwerden aufgeben müssen. Jetzt könne er nur mehr Spazierengehen. Vom Boden bis zur Taille könne er keine Lasten mehr heben. Von der Taille bis zur Kopfhöhe nur ganz leichte Gegenstände, wie etwa eine Tasse".
Diesen - für das Bundesgericht verbindlich festgehaltenen Tatsachen - stellte das kantonale Gericht die während der Standobservation gemachten Beobachtungen gegenüber, worin der Beschwerdeführer, abgesehen von einem geringfügigen Schonhinken, einen normalen Bewegungsablauf zeigt, in der Lage ist, die Pneus mit einem Gewicht von 15 kg aus dem Fahrzeug zu laden, sie vor dem Hauseingang abzustellen und sie über den Platz zu tragen (17. 08. 2013), ohne Anzeichen körperlicher Einschränkungen auf ein schweres Motorrad (vollgetankt ca. 600 kg) zu sitzen (18. 08., 23. 08. und 31. 08.) und damit loszufahren. Daraus folgerte die Vorinstanz, der Versicherte habe seine Beschwerden und gesundheitlichen Beeinträchtigungen gegenüber der IV-Stelle übertrieben dargestellt. Hätte er der Verwaltung seinen Tagesablauf korrekt geschildert, hätte diese die Invalidenrente der verbesserten Leistungsfähigkeit sofort anpassen können. Die Invalidenrente sei somit, wie von der Verwaltung verfügt, zufolge einer Verletzung der Meldepflicht rückwirkend aufzuheben. Ebenso gerechtfertigt ist gemäss vorinstanzlichem Entscheid die Rückforderung der auf den Zeitraum vom 1. August 2012 bis 31. Dezember 2013 entfallenden Rentenbetreffnisse im Betrag von Fr. 55'552.- gemäss <ref-law>.
3.3. Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Rückforderung der Invalidenrenten zufolge einer Meldepflichtverletzung. Es kann ihm insoweit beigepflichtet werden, als von ihm nicht verlangt werden kann, dass er das von ihm bestrittene Ergebnis der medizinischen Begutachtung im Sinne einer Meldung an die IV-Stelle vorwegzunehmen hatte (vgl. Urteil 9C_343/2012 vom 11. Oktober 2012 E. 4.6). Dies bedeutet jedoch nicht, dass der Beschwerdeführer keine Meldepflichtverletzung begangen hat. Wie bei der Observierung festgestellt werden konnte, war er in der Lage, verschiedene ausserhäusliche Aktivitäten (Pneus mit einem Gewicht von 15 kg ausladen, abstellen und tragen, ein schweres Motorrad fahren) ohne sichtbare Einschränkung zu bewältigen. Im Lichte der vom kantonalen Gericht mit Bezug auf den Zeitpunkt der Einleitung des Revisionsverfahrens (Angaben vom 19. Dezember 2011 im Fragebogen für die Revision der Invalidenrente/Hilflosenentschädigung) getroffenen Feststellungen, insbesondere zur angeblich ganz massiv eingeschränkten Beweglichkeit, zu der behaupteten Notwendigkeit einer Hilfestellung bei mehreren alltäglichen Lebensverrichtungen sowie zu weiteren Einschränkungen körperlicher Natur ist erwiesen, dass der Versicherte ein inexistentes Beschwerdebild vorgetäuscht, allenfalls ein geringfügiges Beschwerdebild massiv übertrieben dargestellt hat. Obschon nach Art. 28 und 43 ATSG zu wahrheitsgetreuen Angaben gegenüber der Sozialversicherung verpflichtet (Urteil 9C_318/2015 vom 12. November 2015 E. 4.2 mit Hinweis), hat der Beschwerdeführer wiederholt unwahre Angaben zu seinem Gesundheitszustand und seinen Aktivitäten gemacht und sich als schwer behindert präsentiert. Das Vortäuschen nicht vorhandener gesundheitlicher Einschränkungen und das Verheimlichen seiner tatsächlichen funktionellen Möglichkeiten lässt einzig den Schluss zu, dass der Beschwerdeführer um die Erheblichkeit der eingetretenen Verbesserung in gesundheitlicher Hinsicht wusste (vgl. Urteil 9C_338/2015 vom 12. November 2015 E. 4.2). Somit ist eine schuldhafte, d.h. eine mindestens leicht fahrlässig begangene, Meldepflichtverletzung (zum erforderlichen Grad des Verschuldens siehe <ref-ruling> E. 2a S. 218; zitiertes Urteil 9C_338/2015 vom 12. November 2015) ausgewiesen, womit die IV-Stelle die Invalidenrente zu Recht rückwirkend per 31. Juli 2012 aufgehoben hat.
3.4. Die übrigen vom Beschwerdeführer vorgetragenen Einwendungen erschöpfen sich erneut in blosser Kritik an der Beweiswürdigung des Verwaltungsgerichts, die im letztinstanzlichen Verfahren nicht zu hören ist. Er vermag nicht darzutun, dass und gegebenenfalls inwiefern die tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz willkürlich seien, während eine zu einem abweichenden Ergebnis führende Bundesrechtsverletzung nicht vorliegt.
3.5. Ein Anlass, die Angelegenheit gemäss dem Eventualantrag des Beschwerdeführers zu neuer Beurteilung an die Verwaltung oder die IV-Stelle zurückzuweisen, besteht nicht.
4.
Mit dem Entscheid in der Sache wird das Gesuch, der Beschwerde hinsichtlich der Rückerstattung der zu viel bezogenen Invalidenrenten die aufschiebende Wirkung zuzuerkennen, gegenstandslos.
5.
Dem Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist stattzugeben, da die gesetzlichen Voraussetzungen erfüllt sind (Art. 64 Abs. 1 und 3 BGG). Der Beschwerdeführer ist indessen auf <ref-law> aufmerksam zu machen. Danach hat er der Bundesgerichtskasse Ersatz zu leisten, wenn er später dazu in der Lage ist.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege für das bundesgerichtliche Verfahren wird gutgeheissen und es wird dem Beschwerdeführer Rechtsanwalt Dominik Sennhauser als Rechtsbeistand beigegeben.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt, indes vorläufig auf die Bundesgerichtskasse genommen.
4.
Rechtsanwalt Dominik Sennhauser wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2'800.- ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Verwaltungsgericht des Kantons Graubünden und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 9. März 2016
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Glanzmann
Der Gerichtsschreiber: Widmer